基于DSP的导引头稳定平台伺服系统的研究

发布时间：2017-05-20 09:09

  本文关键词：基于DSP的导引头稳定平台伺服系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：精确的制导武器在现代化武器系统中占据着重要位置,实现精确打击成为衡量武器优良的重要标志。导引头良好的搜索、跟踪性能使得其在制导武器中作用也不断提高。稳定平台作为导引头的重要组成部分,其性能直接影响导引头成像的质量,对克服弹体的扰动、稳定跟踪起着至关重要的作用。本文以红外成像导引头稳定平台伺服控制系统的设计为背景,展开了对两轴稳定平台伺服控制系统的研究。本文主要做了一下工作:论文以两轴稳定平台为研究对象,首先简要介绍了国内外稳定平台的现状和发展趋势。然后分析了稳定平台控制特性、建立了其数学模型,在此基础上提出了以TMS320C2812为核心控制器的总体设计方案。文中详细描述了TMS320C2812及其外围最小系统的设计、电源模块的设计、通信电路的设计和驱动电路的设计等;针对稳定平台的控制特性,在对稳定平台控制器的设计中采用了比例、微分系数自动补偿控制PID算法和积分分离的PID控制算法。经过仿真和实验比较,最终选取比例、微分系数自动补偿控制PID算法作为稳定平台的控制算法。对稳定平台软件部分进行了设计。设计主要包括底层接口驱动程序、控制系统总体软件设计、控制算法的设计以及模拟测试软件的设计。通过上位机运行模拟测试软件对稳定平台的性能进行测试和监控。
【关键词】：导引头 稳定平台 双闭环控制 控制系统 DSP
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ765.331;TM921.541
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 背景与意义10-11
• 1.1.1 背景10
• 1.1.2 意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 稳定平台的分类11-12
• 1.2.2 稳定平台产品的发展趋势12-13
• 1.2.3 稳定平台控制算法研究现状13-14
• 1.3 关键技术与论文内容安排14-16
• 1.3.1 关键技术14-15
• 1.3.2 论文内容安排15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 导引头稳定平台总体方案设计17-26
• 2.1 系统功能及性能指标17-21
• 2.1.1 系统功能17-21
• 2.1.2 系统性能指标21
• 2.2 系统总体设计方案21-22
• 2.3 电路设计方案22-24
• 2.3.1 电源电路设计方案23
• 2.3.2 通用IO口及接口电路设计方案23-24
• 2.3.3 D/A转换及电机驱动电路设计方案24
• 2.3.4 硬件电流反馈电路设计方案24
• 2.4 控制器设计方案24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 稳定平台的建模与控制算法研究26-42
• 3.1 电机和框架的建模26-29
• 3.1.1 基于电机参数的理论建模26-27
• 3.1.2 基于扫频技术的建模27-29
• 3.1.3 模型的比较和选取29
• 3.2 原始模型的特性分析29-31
• 3.2.1 瞬态响应和稳态响应分析29-30
• 3.2.2 频域响应分析30-31
• 3.3 稳定平台的控制原理及框图31-34
• 3.3.1 电流环32-33
• 3.3.2 速度环33
• 3.3.3 位置环33
• 3.3.4 前馈33-34
• 3.4 两轴稳定平台的控制算法研究及仿真34-37
• 3.4.1 PID介绍34-35
• 3.4.2 PID控制中参数对系统性能的影响35-36
• 3.4.3 PID离散化形式36-37
• 3.5 PID控制器的设计37-41
• 3.5.1 积分分离的PID控制算法37-39
• 3.5.2 比例、微分系数自动补偿控制39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 稳定平台控制系统硬件设计42-57
• 4.1 稳定平台硬件组成42
• 4.1.1 稳定平台硬件系统框图42
• 4.1.2 PCB设计要求42
• 4.2 最小系统设计42-45
• 4.2.1 主控芯片简介42-43
• 4.2.2 外围电路设计43-45
• 4.3 电源模块电路设计45-47
• 4.4 旋变部分电路设计47-49
• 4.5 D/A转换电路设计49-51
• 4.5.1 D/A电路设计49-50
• 4.5.2 信号变换与调理50-51
• 4.6 电机驱动电路设计51-54
• 4.6.1 PWM波发生电路设计51-52
• 4.6.2 功率驱动电路设计52-54
• 4.7 光耦隔离及滤波电路设计54-55
• 4.8 RS-422 通信模块设计55
• 4.9 硬件电流环设计55-56
• 4.10 本章小结56-57
• 第五章 稳定平台控制系统软件设计57-69
• 5.1 稳定平台软件总体介绍57
• 5.2 工具介绍57-58
• 5.2.1 CCS 6.0 简介57
• 5.2.2 LabWindows/CVI简介57-58
• 5.3 控制系统外设驱动程序的设计58-64
• 5.3.1 TMS320F2812初始化58-59
• 5.3.2 数据采集电路的软件设计59-62
• 5.3.3 数据输出电路的软件设计62-64
• 5.4 控制系统控制算法的设计实现64-65
• 5.5 控制系统测试软件的设计65-68
• 5.6 本章小结68-69
• 第六章 稳定平台系统功能实验与调试69-76
• 6.1 实物展示69
• 6.2 功能测试69-75
• 6.2.1 自检功能69-70
• 6.2.2 锁定与跟踪功能70-72
• 6.2.3 扫描功能72-74
• 6.2.4 跟踪功能74-75
• 6.3 本章小结75-76
• 第七章 总结和展望76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果及所获奖项80-81
• 致谢81

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本文编号：381174